【提示】 地球上存在着大气,太阳光经大气中的微粒散射后传向各个方向;而在太空中的真空环境下,光不再散射,只向前传播.
1.经典解释(电磁波的解释)
单色电磁波作用于比波长尺寸小的带电粒子上时,引起受迫振动,向各方向辐射同频率的电磁波.
经典理论可以解释频率不变的一般散射,但对康普顿效应不能作出合理解释.
2.光子理论解释
在X射线散射现象中,假定X射线光子与电子发生完全弹性碰撞,这种碰撞跟台球比赛中的两球碰撞很相似.按照爱因斯坦的光子说,一个X射线光子不仅具有能量ε=hν,而且还有动量.相对X射线光子的能量,物质中电子的能量是很小的,电子可以近似看做是静止的.如图231所示,这个光子与静止的电子发生弹性碰撞,碰撞过程中光子和电子的总能量守恒,总动量也守恒,光子把部分能量转移给了电子,能量由hν减小为hν′,因此频率减小,波长变长.同时,光子要把一部分动量转移给电子,因而光子动量变小,从p=看,动量p减小也意味着波长λ变大,因此有些光子散射后波长变长了.
图231
1.康普顿效应证实了光子不仅具有能量,也有动量,如图232给出了光子与静止电子碰撞后电子的运动方向,则碰后光子可能沿________方向(选填"1""2"或"3"),且波长变________.